一門3兄弟皆為航天院士 莊逢辰和他的“燃燒”人生（2）

在錢學森鼓勵下研究發(fā)動機燃燒

1978年6月，長沙工學院更名為國防科學技術(shù)大學，學校組建了燃燒理論和熱學教研室，莊逢辰被任命為室主任。為了提高國內(nèi)燃燒理論研究的水平，他組織研究團隊建設(shè)了研究性實驗室，美國、英國和俄羅斯的燃燒理論和液體火箭發(fā)動機專家都前來參觀。他還翻譯了當時美國剛出版的作為大學生教材的《燃燒導(dǎo)論》一書，此書于1981年出版，受到全國同行們的極大歡迎。 

1981年，錢學森第二次到國防科大指導(dǎo)工作，給學校提出了17項國防前沿迫切需要研究的課題，其中第一項就是液體火箭發(fā)動機燃燒。

會后莊逢辰得幸向錢學森請教問題。

錢學森對他說：“不同的推進劑燃燒性能不一樣，你能否算一算？ 液體火箭發(fā)動機燃燒不穩(wěn)定性也需要進一步研究，現(xiàn)在還沒有掌握其規(guī)律。”

當時莊逢辰對錢學森說，“我大學學的是機械工程，后來調(diào)到動力機械系工作搞鍋爐燃燒，現(xiàn)在又搞航天，是否行轉(zhuǎn)得太多了。”

“學鍋爐好??！我大學學的是火車頭，也是鍋爐呢！”錢學森笑著說，“鍋爐和液體火箭發(fā)動機只是研究的工程對象不一樣，但很多基礎(chǔ)理論是相通的。你不單可以研究液體火箭發(fā)動機燃燒，火箭導(dǎo)彈中的很多問題你都能夠研究。”

這些話給了莊逢辰極大的鼓舞。

1983年，他邀請美國著名燃燒理論專家F.A.Williams來校講學，舉辦了為期一個月的學習班。

1990年他將F.A.Williams1985年在美國正式出版的《燃燒理論-化學反應(yīng)流動系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論》一書翻譯成中文，并作為研究生教材，國外大學亦普遍應(yīng)用此書作為研究生教材，被稱為“天書”。

在這期間，他制訂了一個詳細的液體火箭發(fā)動機燃燒過程綜合模型的理論和實驗研究計劃，提出了要研究的8個模型和4種計算方法，根據(jù)航天技術(shù)發(fā)展的需要，結(jié)合研究生的培養(yǎng)，逐步開展研究。這一計劃，得到著名航天專家任新民的大力支持?！　?/p>

當時上海航天局801所正在研制用于331工程的發(fā)動機（后來成為了長征3號運載火箭的一級發(fā)動機FY-20）,委托莊逢辰率領(lǐng)的團隊完成該發(fā)動機燃燒室計算模型研究。他帶領(lǐng)3位老師、5位研究生創(chuàng)立了液體推進劑高壓蒸發(fā)和燃燒模型并得到實驗驗證。進一步研究成功自燃推進劑火箭發(fā)動機高壓燃燒過程計算模型，減少了正在研制中的FY-20發(fā)動機的試車次數(shù)，縮短了研制周期，節(jié)省了研制經(jīng)費，為我國331工程第一顆同步通信衛(wèi)星（東方紅2號）的及時成功發(fā)射作出了貢獻。航天部上海航天局對這個項目研究成果組織了鑒定，認為該模型是國內(nèi)最早提出的一項開創(chuàng)性模型，其中偏二甲肼和四氧化二氮高壓蒸發(fā)模型在國際上首次提出。該項目獲得了國家科技進步三等獎。

1985年、1987年，他們開展用于發(fā)射東方紅3號衛(wèi)星的FC-5遠地點發(fā)動機采用不同推進劑的燃燒性能和高空比推力分析。研究結(jié)果為東方紅3號衛(wèi)星于1997年5月12日成功發(fā)射作出了貢獻。

1988年，他們開展用于長三甲第3級的YF-75發(fā)動機燃燒室燃燒過程仿真計算和氣氫液氧同軸式大流量噴嘴的理論和試驗研究兩個課題。同年，他還與上海航天局801所簽訂了液氧/烴推進劑燃燒問題研究的課題。

1993年，他帶領(lǐng)大伙完成了我國自主研究成功的CAFILRE液體火箭發(fā)動機燃燒流場分析計算模型、以后又發(fā)展成YF-75發(fā)動機噴注器燃燒過程三維數(shù)值模擬軟件，對YF-75發(fā)動機的燃燒過程進行計算，為設(shè)計人員準確了解燃燒室內(nèi)部細節(jié)和正確選擇設(shè)計參數(shù)提供重要的依據(jù)，受到設(shè)計人員的歡迎。

（這兩個項目先后獲軍隊科技進步一、二等獎）

為載人航天提供技術(shù)支撐

1991年莊逢辰被調(diào)到國防科工委指揮技術(shù)學院，但他仍是國防科大的兼職教授， 后來又成為特聘教授，繼續(xù)指導(dǎo)國防科技大學的博士生和科研工作。他的主要研究方向仍然是液體火箭發(fā)動機燃燒。

20世紀90年代，我國開始實施921載人航天工程。載人航天對液體火箭發(fā)動機的燃燒穩(wěn)定性提出了更高的要求。當時正是我國研制飛船軌控發(fā)動機的關(guān)鍵時刻和艱難時期。這時，莊逢辰把主要精力放在液體火箭發(fā)動機燃燒穩(wěn)定性研究上。經(jīng)過兩年理論和試驗研究，完成了“MMH/NTO火箭發(fā)動機燃燒聲學不穩(wěn)定性和聲腔阻尼的數(shù)值評定技術(shù)”，這項成果應(yīng)用在神舟1-4號試驗飛船和2003年10月15日我國首次載人航天飛行以及以后的各種飛行中， 飛船軌控發(fā)動機和姿控發(fā)動機的燃燒非常穩(wěn)定，保證了飛船的成功變軌和返回。同時也圓了他1961年想的能為我國載人飛船發(fā)射作出點貢獻的夢。

至此，雖然他在20世紀60年代創(chuàng)導(dǎo)的液體火箭發(fā)動機燃燒模型和數(shù)值仿真的研究已經(jīng)在我國好幾個型號的研制中得到了具體應(yīng)用，但他認為應(yīng)用還不夠普遍，有待進一步推廣，而且他提出的模型和數(shù)值仿真方法還需要進一步發(fā)展?！　?/p>

1993年12月，意外不期而至。那天北京剛下過雪，莊逢辰騎車去情報所的路上不慎摔倒，股骨頸骨折。臥床期間，他帶著傷病仔細整理30余年寫的液體火箭發(fā)動機燃燒講義、講稿、研究報告、發(fā)表的100多篇論文以及其他有關(guān)文獻，對原有成果進行再創(chuàng)造、再提高，創(chuàng)立了一個新的學科體系，在輪椅上完成了學術(shù)專著“液體火箭發(fā)動機噴霧燃燒的理論、模型及應(yīng)用”的寫作，以后又到上海801所和北京11所就該書內(nèi)容作介紹和報告。

1995年該著作正式出版后，得到兩彈元勛任新民院士，上海航天技術(shù)研究院孫敬良院士，美國賓洲大學推進研究中心杰出教授、《Jet Propulsion Power》主編Vigor Yang等國內(nèi)外專家的高度評價，公認該書是我國第一部系統(tǒng)建立和詳細介紹液體火箭發(fā)動機噴霧燃燒的理論、模型及及應(yīng)用的專著，對液體火箭發(fā)動機新設(shè)計方法的應(yīng)用和本學科的發(fā)展起到了重大推動作用。該著作獲得國家科技進步二等獎。